Спосіб переробки залізомарганцевих конкрецій

Спосіб переробки залізомарганцевих конкрецій, що включає відновлення оксидів, плавку на чорновий метал, його конвертування продувкою кисневмісним газом до вмісту марганцю в металевій фазі 2-10%, введення в процесі конвертування вихідних конкрецій, відділення шлаку від металевої фази з наступною продувкою металевої фази і відділенням шлаку, який відрізняється тим, що перед кожним відділенням шлаку проводять продувку розплаву природним і нейтральним газом протягом 3-5 хвилин Винахід відноситься до металургії і може бути використаним для переробки залізомарганцевих конкрецій Відомий спосіб переробки залізомарганцевих конкрецій відновлювальною плавкою (SU №1681543, МПК7 С22В5/12, 4/00 від 15 09 89р), що включає плавку залізомарганцевих конкрецій у печі зі стаціонарною ванною розплаву з використанням метану в якості відновлювача Спосіб дозволяє знизити втрати марганцю зі сплавом кольорових металів, однак отриманий багатокомпонентний сплав кольорових металів нікелю, МІДІ, кобальту і заліза з марганцем, важко розділити на елементи відомими методами - методом електролізу, карбонільного рафінування й іншими, тобто, утруднене одержання кольорових металів без додаткових технологічних зусиль Досягається тільки ефективна утилізація марганцю Разом з тим залізомарганцеві конкреції, великі поклади яких містяться на дні світового океану, уже в найближчі роки можуть стати промисловою сировиною для виробництва важких кольорових металів - нікелю, кобальту і МІДІ ВІДОМИЙ спосіб переробки залізомарганцевих конкрецій згідно ас SU №1434780 МПК С22В5/02 від 03 02 87р , що включає відновлення оксидів, плавку на чорновий метал і його конвертування продувкою кисневмісним газом з одержанням металевої фази і шлаку У процесі конвертування в розплав уводять ВИХІДНІ конкреції в співвідношенні до чорнового металу 1 (1-5), продувку ведуть до залишкового вмісту марганцю в металевій фазі 2 10%, відокремлюють шлак від металевої фази, після чого здійснюють продувку металевої фази з наступним відділенням шлаку Таким чином, відомий спосіб полягає у відновленні конкрецій з одержанням малофосфористого марганецьвміщуючого шлаку, який може бути використаний при виплавці стандартних марганцевих сплавів, і відновленні нікелю, кобальту і МІДІ В побіжний метал Його подальше рафінування дозволяє додатково одержати придатний для виплавки стандартних марганцевих сплавів малофосфористий шлак зі вмістом марганцю не менш 40% Одночасно збагачується і комплексний сплав, стаючи придатним для подальшого виробництва важких кольорових металів Однак у процесі кисневої продувки окисляється і деяка КІЛЬКІСТЬ кольорових металів, що у виді оксидів переходять у шлак При цьому вони втрачаються з окисним шлаком, що приводить до зниження коефіцієнта їхнього використання на конвертерному переділі В основу винаходу поставлено задачу в способі переробки залізомарганцевих конкрецій за рахунок інтенсивного короткочасного впливу (продувки) на конвертерну ванну нейтрального і природного газу СН4 перед кожним відділенням шлаку, знизити втрати оксидів кольорових металів і підвищити тим самим коефіцієнт їхнього сумарного використання на конвертерному переділі Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки залізомарганцевих конкрецій, що включає відновлення оксидів, плавку на чорно 1 о> (О о (О 60697 вий метал і його конвертування продувкою кисневмісним газом до вмісту марганцю в металевій фазі 2-10%, введення в процесі конвертування вихідних конкрецій, відділення шлаку від металевої фази з наступною продувкою металевої фази і відділенням шлаку, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, перед кожним відділенням шлаку проводять продувку розплаву природним і нейтральним газом протягом 3-5 хвилин Природний газ СЬЦ в умовах конвертерного переділу й інтенсивного перемішування конвертерної ванни нейтральним газом розкислює метал С Н 4 + [ О ] = СО + 2Н 2 Частково окисляється за рахунок кисню, розчиненого в металі і водень (на 25-30%), що забезпечує зниження рівня кисню в металі При цьому створюються умови для дисоціації оксидів шлаку, у першу чергу оксидів важких металів, тому що вони володіють найменшим у даній системі спорідненістю до кисню Крім цього, створюються сприятливі кінетичні і термодинамічні умови для відновлення кольорових металів залізом і марганцем металевої ванни NiO+Fe FeO + Ni CoO + Fe » FeO + Co Cu2O + Mn NiO + Mn -^MnO + Ni CoO + Mn^MnO + Co Таким чином, у порівнянні з прототипом, знижується КІЛЬКІСТЬ кольорових металів, що у виді оксидів втрачаються з окисними шлаками, унаслідок чого підвищується коефіцієнт використання кольорових металів на конвертерному переділі Короткочасна, - протягом 3-5 хвилин інтенсивна дія на розплав продувкою нейтральним і природним газами, є оптимальна для рішення поставленої задачі Продувка менше 3 хвилин знижує ефективність відновлення, продувка більше 5 хвилин практично не впливає на результат процесу Отже, у результаті розширеного пошуку по патентній і науково-технічній літературі по ВІДПОВІДНИМ рубриках МПК і УДК сукупність істотних ознак, що цілком чи частково збігається з сукупністю, що заявляється, і дозволяє вирішувати поставлену задачу, не була знайдена в жодному з технічних рішень Отже, запропонований винахід відповідає критерію "новизна" З відомого рівня техніки сукупність істотних відмінностей винаходу, що заявляється, з очевидністю не випливає, тобто запропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень" Технологічну схему переробки залізомарганцевих конкрецій випробувано в НМетАУ в напівпромислових умовах Отже, запропонований винахід відповідає критерію "промислова застосовність" Це підтверджується прикладом конкретного виконання Як сировину використовували залізомарганцеві конкреції, що мали після сушіння наступний ХІМІЧНИЙ склад Мп43,0-45,0, Fe6,5-12,9, Ni1,5-1,9, CoO,2-0 3, Cu1,3-1,9, Si210,0-20,0, Ca2,0-4,0, Mg2,0-2,5, Р0.20,3, зв'язана вода 10-15 Після відновлення конкрецій у руднотермічній печі з одержанням малофосфористого марганецьвміщуючого шлаку, який використовується при виплавці стандартних марганцевих сплавів, побіжний метал, що утворився, являє собою комплексний сплав наступного усередненого складу 9,8%Ni, 1,3%Co, 7,3%Cu, 28,0%Mn, 48,7%Fe, 3,4%С, 1,5%Р Його подальше рафінування і збагачення по кольорових металах проводили методом конвертування Плавки проводили в напівпромисловому конвертері ємністю 1,0т з комбінованим підведенням дуття, футеровка днища і стіни якого виконані з хромомагнезитової цегли У днище конвертера були встановлені три донних дутьових фурми типу труба в трубі Центральні канали фурм приєднували до колектора, через який подавали кисень, а перед відділенням шлаку - аргон Через другий колектор у кільцеві щілини фурм подавали природний газ Комплексний побіжний метал у КІЛЬКОСТІ 700КГ розплавляли в дуговій сталеплавильній печі ДСП1,5 і випускали в глуходонний передатний ківш Розплав з температурою 1450-1480° С переливали в конвертер, попередньо розігрітий до 1200 С _ подавали в донні фурми дуття У процесі конвертування в розплав уводили ВИХІДНІ конкреції Продувку киснем вели до залишкового змісту марганцю в металевій фазі 2-10%, перед відділенням шлаку продували конвертерну ванну протягом 3-5 хвилин аргоном із природним газом Потім відокремлювали шлак і продували киснем металеву фазу до досягнення сумарного вмісту кольорових металів у розплаві 90% Перед відділенням шлаку повторили продувку конвертерної ванни протягом 3-5 хвилин аргоном із природним газом, після чого відокремили шлак Добір проб, виміри температури і присадку шлакоутворюючих і охолоджувачів робили зверху без повалок конвертера Результати плавки і динаміка змін ХІМІЧНОГО складу металу приведені в таблиці Як видно з приведених у таблиці 1 даних, одержані при використанні винаходу результати дозволяють більш, ніж на порядок, у порівнянні з прототипом, знизити втрати оксидів кольорових металів і, в такий спосіб, підвищити коефіцієнт їхнього сумарного використання на конвертерному переділі Динаміка добору проб за часом демонструє ефективність обраного часу продувки У цілому, не викликає сумнівів, що конвертерний метод збагачення розплаву важкими металами є ефективним і досить простим 60697 Таблиця 1 Час відбору проби з моменту Вміст ОКСИДІВ кольорових металів у кінцевому шлаку, початку продувки Аг з СЬЦ, % хвил NiO Cu2O CoO 0 0,44 0,62 0,089 1 0,38 0,47 0,051 2 0,27 0,18 0,028 3 0,018 0,025 0,013 4 0,018 0,024 0,012 5 0,017 0,023 0,008 6 0,017 0,022 0,008 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписне Примітки Прототип Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119